بررسي اثر عمليات حرارتي و زبري سطح بر رفتار خستگي پرچرخه آلياژ آلومينيوم سرسيلندر موتور

Effect of heat-treating and surface roughness on fatigue lifetime of aluminum alloy in engine cylinder head

در اين مقاله، تاثير عمليات حرارتي و زبري سطح در نتيجه عمليات حرارتي مختلف بر خواص خستگي پرچرخه آلياژ آلومينيوم A380، با استفاده از دستگاه آزمون خستگي پرچرخه خمشي- چرخشي، بررسي شد. براي اين منظور، نمونه‌هاي استاندارد آزمون خستگي از سرسيلندر موتور برش داده شده و ماشينكاري شدند. سپس آزمون‌ها اجرا و نمودار مربوط به حالت هاي مختلف رسم گرديد. 3 حالت سختي نمونه ها در نتيجه عمليات حرارتي متفاوت بدست آمد. ريزساختار آلياژ در عمليات حرارتي مختلف نيز با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ نوري تجزيه و تحليل شدند. نتايج بدست آمده نشان داد كه عمليات حرارتي در نتيجه تغيير توزيع و اندازه فازهاي سيليسيوم در زمينه آلومينيوم ميكروسختي را افزايش مي دهد. عمر خستگي نمونه هاي با/بدون عمليات حرارتي با زبري كم به ترتيب 124/5 و 156/2 درصد بزرگ‌تر از نمونه ها با زبري سطح بالا بودند. شيارهاي روي سطح نمونه هاي ماشينكاري با زبري سطح (Rz) 9/6 و 7.2 ميكرون به اندازه كافي عميق نبودند تا بتوانند بر روي عمر خستگي تاثير گذار باشند ولي زبري سطح نمونه هاي مورد آزمايش با مقادير 26/7 و 31/5 ميكرون به اندازه كافي عميق بودند و عمر خستگي را بشدت كاهش دادند.

The influence of heat-treating and the roughness on high-cycle bending fatigue of A380 aluminum alloys was studied in the current research. For this objective, standard samples were prepared and tested by the rotating bending fatigue machine. In addition, the microstructural characterization analysis was also performed by microscopes. Obtained results indicated that the heat treatment changed the distribution and the size of silicon phases in the aluminum matrix and increased the micro-hardness. Surface roughness is an important parameter that affects the fatigue life of a material. The fatigue strength of the un-heat-treated specimen with low roughness was 124.5% greater than that with high roughness. The fatigue strength of T6 specimens with low roughness was 156.2% greater than that with high roughness. The grooves on specimens with the surface roughness of Rz=9.6 and 7.2 μm were not deep enough to reduce the fatigue strength, therefore; the grooves on specimens with the surface roughness of Rz=26.7 and 31.5 μm were deep enough to thus reduce the fatigue strength severely.